第二章锅炉燃料.

第二章锅炉燃料燃料的定义:燃烧时能够发热的物质研究对象：燃料性质成分发热量灰的性质种类为什么研究燃料性质？影响锅炉中很多设备、很多过程描述第一节煤的成分及性质一、煤的元素分析成分及其性质元素分析：分析煤的元素组成成分及其含量的方法元素分析法测定煤的组成成分时包括七项：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种元素和水分（M）、灰分（A）两种成分。50~901~61~40外在灰分内在灰分1．碳（C）碳是煤中的主要可燃元素，其含量一般为50%～90%（指收到基含量，下同）。煤中的碳以两种状态存在。其主体形成晶格，以晶格状态存在的碳被称为固定碳。另一部分碳与氢、氮、硫、氧形成侧链。当在缺氧环境下受热时，键断裂，侧链成气态逸出，这就是挥发分。多则难燃2．氢（H）可燃，其含量约为1%～6%，但发热量比碳高得多，化合态存在，多则易燃3．硫（S）可燃，煤中硫的含量一般不超过2%。煤中的硫以三种形态存在：有机硫；黄铁矿硫（FeS2）；硫酸盐硫。前两种硫可以燃烧放热统称为可燃硫（Sr），硫酸盐硫(Sly)不能燃烧而并入灰分中。影响：腐蚀（高温、低温）可燃硫4．氧（O）助燃，不可燃，两种形态，多以化合态存在，含量1%~40%5.氮（N）不可燃，含量0.5~2.5%形成Nox,污染环境6．水分（M）不可燃，有害杂质。含量差别很大，2%～60%。影响：磨煤、腐蚀，增大排烟损失q27．灰分（A）不可燃，含量10%~50%，有外在灰分和内在灰分组成，成分复杂影响：燃烧、积灰、结渣（高温受热面）、磨损（低温受热面）表面（外在）水分Mf内在水分Mad全水分二、煤的元素成分含量及计算基准含量：燃料中各成分的质量占燃料总质量的百分比。四种不同的基准：收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基1．收到基（旧称应用基）。以收到状态的煤为基准计算煤中全部成分的组合称为收到基。收到基以下角标ar表示。说明：1）包含全部元素成分，以锅炉实际燃烧的燃料来测定各成分含量；2）收到基成分用于热力计算，是燃料燃烧计算的原始依据=100%煤样中该成分的质量某成分的含量煤样的总质量2．空气干燥基（旧称分析基）。以与空气温度达到平衡状态的煤为基准空气干燥基以下角标ad表示。说明：1）水分只包括内在水分，是以实验室条件下失去外在水分的燃料来测定各成分的含量2）空干基成分用于实验室分析3．干燥基（旧称干燥基）。以假想无水状态的煤为基准，用下角标d表示。说明：最大特点是无水分，各成分含量不受水分的影响，可用于准确表示灰分的含量4．干燥无灰基（旧称可燃基）。以假想无水、无灰状态的煤为基准，以下角标daf表示。说明：a)最大特点：去掉了易变的水分和灰分，表示了燃料中最本质的部分b)可用于区别燃料的种类ASlyCHONSrMadMf煤的成分及成分基准的划分注：Mf－外部水分；Mad－内部水分；Sr－可燃硫或称全硫；Sly－硫酸盐硫，已归入灰分灰分水分挥发分干燥无灰基干燥基空气干燥基收到基固定碳0Kxx各基准间的换算：未知成分=换算系数*已知成分二、煤的工业分析成分1、概念：用干燥、加热、燃烧的方法，将煤分成水分、挥发分、固定碳和灰分。2、挥发分1）定义：失去水分的煤样在隔绝空气中加热到850+-20℃，煤分解逸出的部分气态物质2）性质：a)易着火、燃烧，热值Q=17000~71000KJ/KGb)含量：随地质年代增加而减少，4%~40%之间c)组成：主要成分为CO、CmHn、H2、H2S等及少量O2、CO2、N2d)多则利于着火和燃烧第二节煤的特性一、发热量定义：单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量。单位是kJ/kg。煤的发热量常用三种规定值表示。1．弹筒发热量：单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、硝酸和硫酸、液态水以及固态灰时放出的热量称为弹筒发热量。bQ测定方法是：将约1g的煤样置于氧弹中，氧弹内充满压力为（2.8～3.0）MPa的氧气，点火燃烧，然后使燃烧产物冷却到煤的原始温度（约20～25℃），在此条件下单位质量的煤所放出的热量即为弹筒发热量。氧弹式量热计2．高位发热量。煤在氧弹内燃烧产生的热量（即弹筒发热量）减去硫和氮生成酸的校正值后所得的热量，称为高位发热量。高位发热量是煤在空气中完全燃烧时所放出的热量。3．低位发热量。从高位发热量中减去煤样中水的汽化潜热后的发热量，称为低位发热量，用符号表示。我国锅炉技术中一般采用低位发热量作为计算依据。grQnetQnetQ二、各种发热量之间的换算由弹筒发热量换算成高位发热量的公式，即（2-15）式中Qad,gr－空干基煤样的高位发热量，kJ/kg；Qad,b－空干基煤样的弹筒发热量，kJ/kg；Sad,b－由弹筒洗液测得的含硫量，%；－硝酸生成热的比例系数。,,,,(94.1)adgradbadbadbQQSQ由高位发热量换算为低位发热量公式，（2-16）由空气干燥基高位发热量Qad,gr换算为收到基高位发热量Qar,gr的公式为（2-17）,,20623arnetargrararQQHM,,100100arargradgradMQQM三、标准煤和折算成分1.标准煤。标准煤为收到基低位发热量为29270kJ/kg（7000kcal/kg）的煤。29270netBQFF2.折算成分。规定把相对于每4182kJ/kg（即1000kcal/kg）收到基低位发热量的煤所含的收到基水分、灰分和硫分，分别称为折算水分、折算灰分和折算硫分。四、高温下煤灰的熔融性1．煤灰的熔融性及其四个特征温度的测定1）取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样，按GB212－91规定将其完全灰化，然后研细至0.1mm以下，制成正三角锥体。2）置于温度可调节并充有适量还原性气体的电炉中逐渐加热，根据灰锥的状态变化记录以下几个温度数值，如图2-4所示：变形温度DT：锥体尖端或棱开始变圆或弯曲时的温度；软化温度ST：灰锥弯曲至锥尖触及托板或灰锥变成球状时的温度；半球温度HT：灰锥形变至近似半球形，即高约等于底长的一半时的温度；流动温度FT：灰锥熔化展开成高度在1.5mm以下的薄层时的温度。2.影响煤灰熔融性的因素分析１）灰的成分：酸性氧化物增加，灰熔点升高；碱性氧化物增加，灰熔点降低２）所处环境介质的性质：还原性气体存在，共晶体生成，灰熔点降低３）灰分含量：灰分越多，灰熔点降低第三节煤中某些成分对锅炉工作的影响一、挥发分的影响挥发分越多的煤，愈容易着火，燃烧也容易完全。二、水分的影响１）发热量降低；２）增加不完全燃烧损失；３）烟气体积增大，排烟损失和引风电耗增加４）影响磨煤，堵塞煤粉管道；５）低温受热面堵灰、腐蚀。三、灰分的影响１）可燃元素减少，发热量降低；２）阻碍可燃质与氧接触，影响燃烧、燃尽：３）受热面积灰、结查，影响传热：４）烟中飞灰引起设备磨损、腐蚀，降低使用受命；５）增加灰渣物理热损失６）污染环境。７）增加除尘、除灰设备；增加开采、运输费用，制粉系统电耗。四、灰渣熔融性的影响灰渣在高温下的熔融性是造成炉膛结渣和高温对流受热面沾污和结渣的主要根源。五、硫分的影响燃煤含硫的最大影响，对低温受热面形成低温腐蚀第四节煤的分类一、我国煤的分类我国以煤的干燥无灰基挥发分作为分类指标，将煤分为三大类：10%的煤为无烟煤;在（10～37）%之间的煤为烟煤;＞37%的煤为褐煤;dafVdafVdafVdafV1．无烟煤无烟煤为碳化程度最深的煤，碳的质量分数最多，一般大于50%，最高可达95%；灰分不多，=6%～25%；水分较少，=1%～5%；发热量很高，可达25000～32500kJ/kg；挥发分少，而且挥发分析出温度较高；其焦炭没有粘结性，着火和燃尽比较困难。无烟煤燃烧时无烟，火焰呈青蓝色。arAarM2．烟煤烟煤的碳化程度低于无烟煤，碳的质量分数一般为=40%60%，个别可达75%；灰分不多，=7%30%；水分也较少，=3%18%；其发热量一般为2000030000kJ/kg。除贫煤挥发分较少外，其余烟煤挥发分较高，着火、燃烧均较容易。arAarMarC3．褐煤褐煤碳的质量分数为=40%50%，水分和灰分含量较高，=20%50%，=6%50%，因而发热量较低，＝1000021000kJ/kg。因它含有较高的挥发分，=40%50%，所以容易着火燃烧。褐煤外表面多呈褐色或黑褐色，力学强度低，化学反应性（也称为活性）强，在空气中容易风化，所以不易储存和远运。arCarMarA,arnetQdafV第五节液体及气体燃料一、液体燃烧重油：由裂化重油、减压重油、常压重油渣油：原油经减压蒸馏所得的残余油腊油按不同比例调制而成重油的特性指标：黏度、凝固点、闪点及燃点、含硫量、灰分